%0 Generic
%A Jeffers, Victoria
%D 2010
%F heidok:11292
%K malaria , chloroquine , aspartic protease , chloroquine , food vacuole
%R 10.11588/heidok.00011292
%T Shedding light on Plasmodium knowlesi food vacuoles
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/11292/
%X Die Nahrungsvakuole ist der Ort an dem der Abbau des Hämoglobins im Malaria Parasiten stattfindet; diese Vakuole ist einzigartig für den Genus Plasnodium und repräsentiert somit ein unschätzbares Ziel zur Entwicklung für Anti-Malaria Komponenten. Diese Organelle und der wichtige Prozess, der in ihr ablauft, ist sehr gut karakterisiert für P. falciparum, für andere Malaria Arten des Menschen jedoch fehlt das Wissen über die Art dieser zellulären Komponente. Auf Grund der Vorliebe von P vivax für eine bestimmte Wirtszelle, bleibt die in vitro Kultur des Parasiten eine Herausforderung. Ein Ausweg bietet der nah verwandte Malaria Parasit, P. knowlesi: Die an eine in vitro Kultur angepassten Stämme und ein vor kurzem entwickeltes Transfektionssystems kennzeichnen diesen Parasiten als vielseitiges Werkzeug, um eine ‘vivax-ähnliche’ Biologie zu studieren. Die Biologie der Nahrungsvakuole von P. knowlesi, der auch Zoonose- Krankheiten beim Menschen verursachen kann, wird in den Studien zu dieser Diplomarbeit beschrieben; die Zielsetzung der Arbeit war es, die Unterschiede hervorzuheben, die zwischen verschiedenen Parasitenarten bestehen können. Um die Morphologie der Nahrungsvakuolen der phylogenetisch verwandten Parasiten P. vivax, P. knowlesi und P. cynomolgi mit P. falciparum zu vergleichen, ist eine Kombination von Färbetechnicken und ‘life-time’ konfokaler Mikroskopie verwendet worden, die die Expression von fluoreszierenden Fusionsproteinen innerhalb der Vakuole zeigt. Verschiedene Arten von Nahrungsvakuolen, die aktief Hämoglobin abbauen, waren in Parasiten vom ‘vivax’-Typ zu beobachten, im Gegensatz zu einer einzigen, großen Nahrungsvakuole, die in P. falciparum zu sehen war. Zusätzlich ist Elektronenmikroskopie verwendet worden, um diese Studien zu ergänzen. PlasmepsinIV (PM4) ist eines der Schlüsselenzyme, die am Abbau von Hämoglobin beteiligt sind. Das pkpm4 Gen in P. knowlesi wurde so verändert, dass es eine Kopie von pkpm4 hervorbringt, die eine FKBP (‘FK506 binding protein’)-Destabilisierungsdomäne (DD) enthält. Dieses veränderte Gen kreiert Parasiten, die ein unstabiles PkPM4 Protein hervorbringen, das nur in Gegenwart von der Komponente Shield-1 stabil ist. In einem aminosäurelimitierenden Medium sind Parasiten abhängig von dem Abbau des Hämoglobins als Aminosauerequelle. In Abwesenheit von Shield-1 bleiben die Parasiten lebensfähig, aber ein aminosäurelimitierendes-Medium wirkt sich negativ sowohl auf das Aussehen wie auf das Wachstum der pkpm4DD Parasiten aus, während der Wildtyp P. knowlesi unberührt bleibt. Hiermit wird die Rolle des PKPM4 für den Aminosäureabbau unterstrichen Dies Resultat suggeriert aber auch, daß das Enzym nicht essentiell ist für die asexuelle Lebensfähigkeit des Parasiten. Die Nahrungsvakuole wird auch als Ziel für Chloroquine gesehen, ein Medikament, das viele Jahre lang erfolgreich eingesetzt wurde, um die menschliche Malaria zu behandeln. Durch das Entstehen von Resistenzen ist Chloroquine heutzutage weniger effizient in der Behandelung von Malaria verursacht durch P. falciparum. Mutationen in PfCRT, einem ‘channel-like’ Protein auf der Membran der Nahrungsvakuole sind in die Chloroquine-Resistenz bei P. falciparum verwickelt, obwohl keine Mutationen in dem homologen PvCRT Protein in resistenten P. vivax Parasiten identifiziert wurden, was auf einen Unterschied im Resistenz-Mechanismus der beiden Parasiten hinweist. Um zu bewerten, ob PfCRT fähig ist die Empfindlichkeit gegen das Medikament zu verändern, wurde ein Chloroquine-resistentes PfCRT Allel in P. knowlesi überexprimiert. Dieser Versuch resultierte in einer vierfach ansteigenden Toleranz gegen Chloroquine in einem Parasiten vom ‚vivax-Typ’, was darauf hinweist, dass PfCRT fähig ist, die Chloroquine Toleranz in einem ‚nonfalciparum’ Parasiten zu modifizieren. Diese Studien zeigen die Bedeuting eines vielseitigen in vitro Kultur- und Transfektionssystems in einem Parasiten, der phylogenetisch nah verwandt ist mit dem zweitwichtigsten Malariaparasiten, und nutzen es um einige Hauptunterschiede hervorzuheben, die zwischen verschiedene Parasiten bestehen bezüglich der Zielorganelle für das Medikament. Forschung an fundamentalen biologischen Prozessen von P. knowlesi kann uns Einsichten verschaffen in die Biologie von ‚vivax-ähnlichen’ Parasiten und uns zudem ein unverzichtbares Hilfsmittel zur Verfügung stellen für Studien an Medikamenten und Impfstoffen.